Одна работа 2 варианта по 2 расчета (катушка + емкость) Расчетно-графическое задание, Вариант 21 "Электрические цепи при негармонических воздействиях "

Тема работы:

Одна работа 2 варианта по 2 расчета (катушка + емкость) Расчетно-графическое задание, Вариант 21 "Электрические цепи при негармонических воздействиях "

Номер работы:

1514984

Раздел:

Практические задания   →   Информационное обеспечение, программирование

Год сдачи:

20.04.2025

Количество страниц:

17 стр.

Содержание:

Расчетно-графическое задание
«Электрические цепи при негармонических воздействиях»
Вариант № 15

Цель работы:
Расчет токов и напряжений в электрической цепи при воздействии периодического не гармонического сигнала

Содержание
1 Задание 3
2 Выполнение задания 4
2.1 Ручной расчет 4
2.2 Расчет в пакете MathCad 7
2.3 Построение графиков токов и напряжений 9
2.4 Спектральный анализ сигналов 12
2.5 Визуализация результатов в пакете Multisim 16

Задание
Выполнить расчет требуемых параметров электрической схемы, показанной на рисунок 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема электрической цепи
Параметры электрической схемы приведены в таблица 1.1.
Таблица 1.1 – Параметры электрической схемы
Частота основной гармоники, кГц R, Ом L, мГн C, нФ
100 150 8 120

Входное напряжение представлено в виде разложения в ряд Фурье и содержит 3 составляющие, постоянную и 2 гармонических (первую и пятую):
u(t)=5+50•sin(?•t)+10•sin(5•?•t-20^? ) В
Общая постановка задачи:
Определить ток и напряжение на катушке индуктивности.
Записать их во временной форме.
Построить графики тока и напряжения.
Построить амплитудные и фазовые спектры тока и напряжения.
Выполнение задания
Ручной расчет
Сопротивления катушки, конденсатора и входное сопротивление – зависят от частоты и определяются для каждой k-й гармоники отдельно в соответствии с выражением (2.1):
X_Lk=?_(k•L);
X_Ck=1/(?_k•C);
?Z_k=R+j•X_Lk-j•X_Ck;
Z_k=v(R^2+(X_Lk-X_Ck )^2 );
?_k=arctg((X_Lk-X_Ck)/R). (2.1)

Сначала необходимо рассчитать сопротивление входа цепи. Как уже отмечалось выше, оно рассчитывается отдельно для каждой из гармоник.
Для постоянной составляющей выражения приобретают вид:
?_0=0;
R=150 Ом;
X_L0=?_0•L=0;
X_C0=1/(?_0•C)=?;
?Z_0=R+j•X_L0-j•X_C0=?;
Z_0=v(R^2+(X_L0-X_C0 )^2 )=?;
?_0=arctg((X_L0-X_C0)/R)=-90^?.
Следующий расчет – это вычисление входного сопротивления цепи для первой гармонической составляющей. Входное напряжение имеет следующий вид:
u_1 (t)=50•sin(?•t),В
С учетом заданных значений в соответствии с вариантом:
f_1=100 кГц;
?_1=2•?•f_1=628318,53 (р/с);
R=150 Ом; L=0,008 Гн; C=1,2•10^(-7) Ф;
X_L1=?_1•L=628318,53•0,008=5026,55 (Ом);
X_C1=1/(?_1•C)=1/(628318,53•1,2•10^(-7) )=13,26 (Ом);
?Z_1=R+j•X_L1-j•X_C1=150+j•5013,29 (Ом);
Z_1=v(R^2+(X_L1-X_C1 )^2 )=5015,53 (Ом);
?_1=arctg((X_L1-X_C1)/R)=?88,3?^?.
Теперь необходимо определить входное сопротивление цепи для пятой гармонической составляющей. Входное напряжение в данном случае приобретает следующий вид:
u_5 (t)=10•sin(5•?•t-20^? ),В
С учетом заданных значений в соответствии с вариантом:
……………………….

Выдержка из работы:

Расчетно-графическое задание
«Электрические цепи при негармонических воздействиях»
Вариант № 15

Цель работы:
Расчет токов и напряжений в электрической цепи при воздействии периодического не гармонического сигнала

Содержание
1 Задание 3
2 Выполнение задания 4
2.1 Ручной расчет 4
2.2 Расчет в пакете MathCad 7
2.3 Построение графиков токов и напряжений 9
2.4 Спектральный анализ сигналов 12
2.5 Визуализация результатов в пакете Multisim 16

Задание
Выполнить расчет требуемых параметров электрической схемы, показанной на рисунок 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема электрической цепи
Параметры электрической схемы приведены в таблица 1.1.
Таблица 1.1 – Параметры электрической схемы
Частота основной гармоники, кГц R, Ом L, мГн C, нФ
100 150 8 120

Входное напряжение представлено в виде разложения в ряд Фурье и содержит 3 составляющие, постоянную и 2 гармонических (первую и пятую):
u(t)=5+50•sin(?•t)+10•sin(5•?•t-20^? ) В
Общая постановка задачи:
Определить ток и напряжение на катушке индуктивности.
Записать их во временной форме.
Построить графики тока и напряжения.
Построить амплитудные и фазовые спектры тока и напряжения.
Выполнение задания
Ручной расчет
Сопротивления катушки, конденсатора и входное сопротивление – зависят от частоты и определяются для каждой k-й гармоники отдельно в соответствии с выражением (2.1):
X_Lk=?_(k•L);
X_Ck=1/(?_k•C);
?Z_k=R+j•X_Lk-j•X_Ck;
Z_k=v(R^2+(X_Lk-X_Ck )^2 );
?_k=arctg((X_Lk-X_Ck)/R). (2.1)

Сначала необходимо рассчитать сопротивление входа цепи. Как уже отмечалось выше, оно рассчитывается отдельно для каждой из гармоник.
Для постоянной составляющей выражения приобретают вид:
?_0=0;
R=150 Ом;
X_L0=?_0•L=0;
X_C0=1/(?_0•C)=?;
?Z_0=R+j•X_L0-j•X_C0=?;
Z_0=v(R^2+(X_L0-X_C0 )^2 )=?;
?_0=arctg((X_L0-X_C0)/R)=-90^?.
Следующий расчет – это вычисление входного сопротивления цепи для первой гармонической составляющей. Входное напряжение имеет следующий вид:
u_1 (t)=50•sin(?•t),В
С учетом заданных значений в соответствии с вариантом:
f_1=100 кГц;
?_1=2•?•f_1=628318,53 (р/с);
R=150 Ом; L=0,008 Гн; C=1,2•10^(-7) Ф;
X_L1=?_1•L=628318,53•0,008=5026,55 (Ом);
X_C1=1/(?_1•C)=1/(628318,53•1,2•10^(-7) )=13,26 (Ом);
?Z_1=R+j•X_L1-j•X_C1=150+j•5013,29 (Ом);
Z_1=v(R^2+(X_L1-X_C1 )^2 )=5015,53 (Ом);
?_1=arctg((X_L1-X_C1)/R)=?88,3?^?.
Теперь необходимо определить входное сопротивление цепи для пятой гармонической составляющей. Входное напряжение в данном случае приобретает следующий вид:
u_5 (t)=10•sin(5•?•t-20^? ),В
С учетом заданных значений в соответствии с вариантом:
……………………….